Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Сыктывкарский государственный университет»
Институт естественных наук
Кафедра «Экологии»
УТВЕРЖДЕНО
На заседании учебно-методической
комиссии Инстиута естественных наук
___сентября 2012 г.
Протокол №____
Председатель УМК
_____________
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Дисциплины «Генетика индивидуального развития»
Блок дисциплины – М2.ДВ5
Направление – 022000.68 «Экология и природопользование» профиль «Окружающая среда и здоровье человека»
Институт естественных наук
Форма обучения – очная
Семестр 1
Всего учебных занятий – 60.15 часов
В том числе:
Аудиторных 48 часов, из них
Лекций – 8 часов;
Лабораторные занятия – 24 часов;
Семинары – 16 часов;
Текущий контроль – тесты, контрольные работы, реферат;
Самостоятельная работа – 4.5 часов.
Итоговый контроль – экзамен
Сыктывкар 2012
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Сыктывкарский государственный университет»
Институт естественных наук
Кафедра «Экологии»
Учебно-методический комплекс
Дисциплины «Генетика индивидуального развития»
Блок дисциплины – М2.ДВ5
Направление – 022000.68 «Экология и природопользование» профиль «Окружающая среда и здоровье человека»
Квалификация – магистр
Институт естественных наук
Форма обучения – очная
Сыктывкар 2012
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
И УТВЕРЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО (СПО) и учебного плана направления 022000.68 «Экология и природопользование» профиль «Окружающая среда и здоровье человека»
Составитель программы:
Доцент, кандидат биологических наук__________
Сведения о рецензентах:
Научный сотрудник отдела радиоэкологии
Института биологии Коми НЦ УрО РАН,
доцент кафедры экологии СГУ, кандидат биологических наук___________
Доцент кафедры экологии СГУ, кандидат биологических наук___________
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры экологии
Протокол заседания №___от «____»_________2012 г.
Заведующий кафедрой экологии
Доцент, доктор биологических наук_________________
Нормы Госстандарта
В соответствие со стандартом ФГОС ВПО студенты, обучающиеся по направлению 022000.68 «Экология и природопользование» профиль «Окружающая среда и здоровье человека», изучают дисциплину «Генетика индивидуального развития» по выбору. Форма текущего контроля – контрольная работа, форма итогового контроля – экзамен. На освоение курса программой отводится 48 часов, из них: 8 – лекции, 24 – лабораторные занятия, 16 – семинары, 4.5 часов – самостоятельная работа студентов.
.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Цель курса – ознакомление с основными понятиями и принципами генетики индивидуального развития (онтогенеза), эмбриологии, принципами регуляции экспрессии генов на разных уровнях в системе генетического контроля признаков с возможностями и ограничениями его применения в селекционно-генетических исследованиях.
Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Генетика индивидуального развития» относится к профессиональному циклу.
Для успешного формирования профессиональных компетенций в рамках данной дисциплины студент должен владеть теоретическими и практическими знаний и умениями, которые позволят ему решать профессиональные задачи по формированию ответственного отношения к будущей профессиональной деятельности.
Изучение данной дисциплины предваряет изучение таких дисциплин как «Цитология», «Зоология», «Ботаника».
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
ОК - 8 проявляет экологическую грамотность и использует базовые знания в области биологии в жизненных ситуациях; понимает социальную значимость и умеет прогнозировать последствия своей профессиональной деятельности, готов нести ответственность за свои решения
ПК -5 применяет современные экспериментальные методы работы с биологическими объектами в полевых и лабораторных условиях, навыки работы с современной аппаратурой
ПК - 6 демонстрирует базовые представления об основных закономерностях и современных достижениях генетики, о геномике, протеомике
ПК - 7 понимает роли эволюционной идеи в биологическом мировоззрении; имеет современные представления об основах эволюционной теории, о микро - и макроэволюции.
Результаты обучения
В результате освоения дисциплины студент должен
знать:
– основы генетики индивидуального развития;
уметь:
- излагать и критически анализировать базовую общепрофессиональную
информацию
владеть:
- комплексом лабораторных методов исследований наследование признаков.
Формы контроля
Усвоение пройденного материала и проверка самостоятельной работы студентов происходит в виде устного опроса, посвященной той или иной теме, тестов. Владение теоретическими знаниями проверяется в ходе контрольных работ и зачета. Большая роль отводится самостоятельной работе студентов, написанию реферата, что помогает им лучше усваивать и понимать пройденное, логику геоботаники как науки биологической и экологической.
Допуск к зачету осуществляется по результатам посещения лекций, лабораторных работ, после написания реферата и выполнения контрольных работ.
4. КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ План ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Наименование тем | Количество часов по учебному плану | ||||
Макси-мальная нагрузка | Аудиторная нагрузка | Самостоя-тельная работа | |||
Лекции | Лабораторные | Семинары | |||
Раздел.1. Молекулярные основы наследственности | 8 | 1 | 3 | 2 | 2 |
Тема.1. Репликация ДНК у про - и эукариот | 6 | 1 | 3 | 2 | |
Тема 2. Транскрипция ДНК | 6 | 1 | 3 | 2 | |
Тема 3. Основные этапы биосинтеза белка. Регуляция биосинтеза белка | 6 | 1 | 3 | 2 | |
Раздел 2 Генетика развития | 8,5 | 1 | 3 | 2 | 2,5 |
Тема.1. Онтогенез как реализация программы развития. | 6 | 1 | 3 | 2 | |
Тема 2 Действие генов в раннем эмбриогенезе | 3 | 0,5 | 1,5 | 1 | |
Тема 3 Роль гомейозисных генов | 3 | 0,5 | 1,5 | 1 | |
Тема 4 Функциональные изменения хромосом в онтогенезе | 3 | 0,5 | 1,5 | 1 | |
Тема 5 Факторы, определяющие становление признаков в онтогенезе | 3 | 0,5 | 1,5 | 1 | |
Итого | 52,5 | 8 | 24 | 16 | 4,5 |
5. Структура и содержание дисциплины
РАЗДЕЛ 1 Молекулярные основы наследственности.
Тама 1 Репликация ДНК у про - и эукариот
Биосинтез ДНК: механизм биосинтеза. Субстраты, источники энергии, матрица, ферменты и белки ДНК - репликативного комплекса. Стадии синтеза ДНК: инициация, элонгация, терминация. Особенности инициации синтеза у прокариот и эукариот: ori - центр, необходимость наличия праймера для ДНК - полимеразы. Элонгация синтеза ДНК: репликация и соединение друг с другом синтезированных участков. Способы преодоления антипараллельности ДНК: фрагменты Оказаки, модель А. Корнберга. Амплификация генов у дрозофилы и лягушки. Репликация теломер.
Тема 4 Транскрипция ДНК.
Биосинтез РНК: механизм синтеза. Участие ферментов в синтезе РНК, строение РНК-полимеразы и роль.-субъединицы в узнавании промотора ДНК. Этапы синтеза РНК: инициация, элонгация и терминация. Первичные транскрипты и их посттранскрипционный процессинг РНК. Структура транскрибируемой области гена у про - и эукариот.
Тема 5 Основные этапы биосинтеза белка. Регуляция биосинтеза белка
Матричный механизм биосинтеза белка. Этапы биосинтеза белка: активация аминокислот, инициация, элонгация, терминация; сворачивание и процессинг полипептидной цепи. Активация аминокислот у прокариот и эукариот. Особенности инициации у прокариот и эукариот: факторы инициации, инициаторная тРНК, старт кодон мРНК. Элонгация полипептидной цепи: факторы элонгации, роль ГТФ. Териинация синтеза полипептидной цепи: факторы терминации, стоп - кодоны мРНК. Сворачивание и процессинг белка: роль некаталитических белков – шаперонов и шаперонинов - в сворачивании белка; метилирование, фосфорилирование и др реакции; протеолитическое расщепление полипептидной цепи. Генетический код. Биологический код - способ перевода четырехзначной нуклеотидной последовательности. Свойства биологического кода. Регуляция белкового синтеза: негативная (на примере индукции lac - оперона и репрессии trp - оперона) и позитивная регуляция.
РАЗДЕЛ 2 Генетика развития
Тема 1 Онтогенез как реализация наследственно детерминированной программы развития.
Стабильность генома и дифференциальная активность генов в ходе индивидуального развития.
Тема 2 действие генов в раннем эмбриогенезе.
Первичная дифференцировка цитоплазмы, действие генов в раннем эмбриогенезе, амплификация генов.
Тема 3 Роль гомейозисных генов в онтогенезе.
Тема 4 Функциональные изменения хромосом в онтогенезе
Хромосомные пуффы, "ламповые щетки"); роль гормонов, эмбриональных индукторов.
Тема 5 Факторы, определяющие становление признаков в онтогенезе
Плейотропное действие генов, взаимодействие генов и клеток, детерминация. Компенсация дозы генов. Взаимоотношения клеток в морфогенезе.
6. образовательные технологии, используемые при изучении дисциплины
Основными формами работы студентов при изучении курса генетики являются лекции, лабораторные занятия, написание рефератов, выполнение домашних заданий, самостоятельных и контрольных работ, решение ситуационных задач. Важной составляющей данного курса являются лабораторные работы, так как генетика в большей степени направлена на решение практических задач.
На занятиях при необходимости используются современные информационные технологии (мультимедийные технические средства для показа учебных презентаций на основе компьютерных программ MS Office Word и MS Office PowerPoint и видеофильмов). На практических занятиях применяются современные информационные и педагогические технологии (в частности, методы технологии «Обучение в сотрудничестве», технологии развития критического мышления).
Лекции представляют собой распространенную форму организации учебного процесса, особенно при проведении учебных занятий в ВУЗе. В УМК дисциплины такая форма организации учебного процесса применяется, главным образом, для изложения нового довольного объемного и сложного материала, а также для общего введения в учебную дисциплину и повторения изучавшегося на предыдущих дисциплинах важного для настоящего курса материала. Основное преимущество лекций заключается в том, что за относительно короткое время преподаватель успевает дать ученикам достаточно большой массив информации. Однако усвоение студентами информации на лекциях часто относительно низкая, особенно в конце занятия. Повысить эффективность усвоения материала на лекциях позволяет использование визуального материала, а также применение современных педагогических технологий (в частности проблемного обучения, информационных технологий и т. д.), сочетание их элементов друг с другом и с традиционными формами организации занятия.
Учебные конференции предусмотрены для проведения занятий по обобщению и систематизации знаний. Их проведение запланировано после окончания определенной темы курса. Именно в конце этих занятий студентам предлагается решить тесты по самоконтролю знаний по пройденной теме. Учебные конференции развивают такие важные личностные и коммуникативные качества у студентов. Однако, как и на лекциях, при проведении учебных конференций встает проблема привлечения и активизации внимания всех студентов в группе – в этом отношении целесообразно внедрение системы оценивания докладов выступающих студентов, поощрение преподавателем лучших докладов, визуализации представления докладов группе и т. д. Использование в хиде изучения экологической токсикологии формы учебных конференции наиболее подходит при завершении таких крупных разделов, как «Глобальные экологические проблемы, вызванные химическим загрязнением окружающей среды» и «Экотоксикологическое нормирование и обеспечение экологической безопасности».
Несмотря на то, что преподавание самих лекционных занятий предусмотрено с использованием только традиционных педагогических технологий, организация учебного процесса в целом строится с использованием элементов технологии модульного обучения. Модули соответствуют разделам и темам содержания учебной дисциплины. Элементы технологии модульного обучения при проведении лабораторных занятий реализуются в сочетании с лекционным курсом. Модули соответствуют разделам и темам курса – в каждом модуле есть лабораторные занятия, направленные на изучение нового материала, совершенствование знаний, умений и навыков, обобщения и систематизацию знаний (некоторые входят не в практический, а в лекционный курс). Учитывая, что в курс экологической токсикологии входит восемь разделов, можно утверждать, что изучение дисциплины включает в себя прохождение восьми соответствующим модулям
На лабораторных занятиях широко применяются современные педагогические технологии. Наиболее активно используется технология «Обучение в сотрудничестве» с использованием различных методов, основанных на групповой форме работы обучающихся. Метод «Пила» позволяет достаточно подробно проработать и понять информацию, сформировать у студентов широкое представление о динамических процессах и их результатах. Однако по сравнению с методом «Пила-2» студенты затрачивают меньше времени на проработку информации. Ведь в данном случае ставиться задача не столько изучить и закрепить новый для них материал, сколько вспомнить ранее изученный и увидеть его связь с предметом изучаемой дисциплины.
Метод «Учимся вместе» удобен для изучения достаточно объемных вопросов, которые сложно проводить по двум описанным выше методам в силу ограничения рабочего времени на занятии в ВУЗе. Данный метод отличается тем, что каждая группа прорабатывает не одну и ту же информацию, а только ее часть, после чего происходит обмен изученным между командами.
Работа в парах сменного состава также направлена на повышение эффективности усвоения изучаемого материала путем глубокой его проработки. В данном методе каждый новый раздел студент прорабатывает с новым товарищем, что с одной стороны учит навыкам ведения диалога, а с другой, быстро перестраиваться студентов на общение с новым человеком, обладающим специфическими характеристиками.
Все занятия, проводимые по технологии «Обучение в сотрудничестве» способствуют повышению эффективности усвоения новых знаний, их закреплению и непрерывному контролю со стороны преподавателя. Они способствуют формированию и развитию важных личностных качеств, умений и навыков у обучающихся – выделять главное из большого объема информации, обобщать и делать выводы, работать в коллективе, саморазвиваться и самообучаться и т. д.
Технология мастерских также использует групповую форму работы студентов. Ее использование активизирует их познавательную и творческую деятельность, способствует формированию знаний, умений, навыков и важных личностных качеств. Темнее менее, технология мастерских направлена, главным образом, на овладение обучающимися способами работы. Данная форма занятий направлена на то, чтобы, с одной стороны, студенты вспомнили изученный материал и осознали его связь с новым изучаемым материалом, а с другой стороны – познакомились и освоились с формой работы в малых группах, проявляли активность и творческий подход к выполнению заданий преподавателя.
Технология «Мозгового штурма» используется для поиска новых решений по изучаемой теме, базируясь при этом на ранее пройденном материале (помогают закрепить и отчасти применить на практике эти знания). Занятия по данной технологии проводится в течение четырех аудиторных часов – поскольку студентам требуется время для перестройки студентов с творческого настроя на критическое мышление, чтобы дать им время разобраться в дополнительном материале по углублению знаний. Занятия также направлены на развитие коммуникативных навыков у студентов, умения вести дискуссию, выражать свою точку зрения, критически подходить к решению задач, развитию творческих способностей и раскрепощения студентов.
Технология проектного обучения в учебном курсе используется не только как форма закрепления, углубления и обобщения знания обучающихся, но и как форма контроля. Для выполнения проекта студент должен хорошо знать весь пройденный материал, самостоятельно находить необходимую информацию и работать с ней, планировать свою деятельность, уметь применять знания для решения практических задач и представлять результаты своей деятельности.
Технология проблемного обучения применяется на заключительном занятии учебного курса, хотя могла бы быть применима и в середине, и на первых практических занятиях. Проблемный урок предполагает, с одной стороны, изучение информации о том, какие методы в перспективе могут использоваться в практической деятельности. С другой стороны, используя полученные по мере изучения курса знания, студентам необходимо отобрать именно те из них, которые подходят для реализации проекта. Следовательно, на данном занятии студенты также учатся применять имеющиеся у них знания и информационные ресурсы для принятия практических решений, вести дискуссию в группе, работать в коллективе и т. д.
Таким образом, предполагается использование разнообразных педагогических технологий в обучающий процесс при проведении лабораторных занятий. Основная цель их использования – пробудить в студентах интерес к изучаемым вопросам, развить у них важные компетенции и способствовать лучшему усвоению знаний, формированию умений и навыков.
7. Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа проводится студентами по следующим основным направлениям:
1. Изучение отдельных вопросов тем с использованием видеоматериалов.
2. Подготовка к выполнению тестов и контрольных работ.
3. Подготовка разделов тем группами студентов в виде проектных заданий.
4. Выполнение индивидуальных заданий.
5. Дистанционное изучение фактического материала, размещенного в сети Интернет.
6. Подготовка иллюстративной информации для выступления на практических занятиях.
8. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Текущая аттестация проводится на практических занятиях (в виде опроса и доклады студентов).
Промежуточный контроль – 1 контрольная работа.
Итоговый контроль – экзамен, сдается в устной форме, по двум вопросам из общего списка.
Для получения допуска к экзамену необходимо:
1) успешно выполнить контрольную работу;
2) активно работать на практических занятиях (выполнять все задания, отвечать на поставленные преподавателем вопросы).
Примерный перечень вопросов к экзамену по курсу “Общая и популяционная генетика”
1. Представление о генотипе как сложной системе аллельных и не аллельных взаимодействий генов. Плейотропное действие генов. Пенентрантность и экспрессивность.
2. Кроссинговер. Доказательства происхождения кроссинговера в мейозе и митозе. Множественные перекресты. Интерференция. Линейное расположение генов в хромосомах. Основные положения хромосомной теории наследственности по Т. Моргану.
3. Детерминация пола. Гинандроморфизм. Балансовая теория определения пола К. Бриджеса.
4. Определение пола у дрозофилы. Гены, ответственные за детерминацию пола. Компенсация дозы гена.
5. Определение пола у млекопитающих. Компенсация дозы гена. Лаойнизация. Половой хроматин ( Барра).
6. Хромосомное определение пола и наследование признаков, сцепленных с полом. Половые хромосомы, гомо - и гетерогаметный пол; типы хромосомного определения пола.
7. Особенности наследования признаков, сцепленных с полом. Понятие о признаках ограниченных полом и зависимых от пола. Практическое использование признаков, сцепленных с полом.
8. Молекулярные основы наследственности. Репликация ДНК. Репликация теломер. Амплификация ДНК у дрозофилы.
9. Молекулярные основы наследственности. Репарация ДНК. Прямая, эксцизионная и пострепликативная репарация ДНК.
10. Молекулярные основы наследственности. Генетическая рекомбинация у вирусов, прокариот и эукариот. Модели Холдея, Мезельсона-Реддинга, Жостака. Генная конверсия. Сайт-специфическая рекомбинация.
11. Молекулярные основы наследственности. Транскрипция ДНК. Структура транскрибируемого участка ДНК у про - и эукариот.
12. Молекулярные основы наследственности. Трансляция РНК. Генетический код и его свойства. Стадии трансляции.
13. Молекулярные основы наследственности. Регуляция синтеза белка у прокариот и эукариот.
14. Молекулярная организация хромосом прокариот и эукариот. Компоненты хроматина: ДНК, РНК, гистоны, другие белки. Уровни упаковки хроматина, нуклеосомы. Политения.
15. Генетика развития. Онтогенез как реализация наследственно детерминированной программы развития. Первичная дифференцировка цитоплазмы, действие генов в раннем эмбриогенезе. Роль гомейозисных генов в онтогенезе.
16. Гомеобоксы у человека. Индукция и органогенез (на примере развития почки).
17. Генетика человека. Особенности человека как объекта генетических исследований. Доминантные, рецессивные признаки у человека. Методы изучения генетики человека: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, биохимический, онтогенетический, популяционный.
18. Проблемы медицинской генетики. Врожденные и наследственные болезни, их распространение в человеческих популяциях. Хромосомные и генные болезни.
19. Задачи медико-генетических консультаций. Современные методы пренатальной диагностики наследственных заболеваний: амниоцентез, кордоцентез и др.
9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Литература:
Основная литература
1.Жимулев и молекулярная генетика. Новосибирск: Сиб. унив.
изд-во, 20с.
2. Инге-Вечтомов с основами селекции. М.: Высш. шк., 1989.
591с.
3. Алиханян генетика. М.: Высш. школа, 19с.
Дополнительная литература
1.Медицинская генетика. и др., 1984
2. Современная генетика. В 3-х т. М.: Мир, 19с.
3.Каминская генетика. Минск: Вышэйш. шк., 19с.
4.Генетика. Учебник для вузов. Под ред. М.: Академкнига,
20с.
5.Кайданов популяций. Учеб. для вузов / Под ред. С.Г. Инге -
Вечтомова. М.: Высш, 19с. (гл. корпус)
6.Инге-Вечтомов в молекулярную генетику. М.: Высш. шк.,
19с.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для ведения лекций и семинарских занятий необходимы аудитории для проведения занятий, компьютер или ноутбук, мультимедиапроектор. Термостат электрический суховоздушный ТС-1/80-СПУ.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки «Экология и природопользование».
Автор _______________//
ПРИЛОЖЕНИЕ
КАРТА ОБЕПЕЧЕННОСТИ УЧЕБНОЙ ЛИТЕРАТУРОЙ
Дисциплины «Генетика индивидуального развития»
Блок дисциплины – М2.ДВ5
Специальность – 022000.68 «Экология и природопользование» профиль «Окружающая среда и здоровье человека»
Институт естественных наук
Форма обучения – очная
Число студентов | Список литературы | Кол-во экз. | Кол-во экз. на 1 студента | C грифом |
Основная литература | ||||
15 | Инге-Вечтомов с основами селекции. - М.: Высш. шк., 1989 гс. | |||
Жимулев и молекулярная генетика. – Новосибирск: «Сибирское университетское издательство», 2003. – 480 с. | ||||
Дополнительная литература | ||||
Гены и геномы. В 2-х томах. – М.: Мир, 1998. | ||||
, , - Общая генетика. - М.: Высш. шк., 19с. |
Составитель, преподаватель ___________________
Зав. кафедрой _________________
Дата составления карты «_20_»_августа_2012 г.
СОГЛАСОВАНО:
Представитель библиотеки СыктГУ ________________
« ___»________________2012 г.
